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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81803| Tipo: | TCC |
| Título: | Mapeamento dinâmico de super-redes de Moiré em bicamada de grafeno rotacionada sob condicionamento térmico |
| Autor(es): | Almeida, Luciano Ferreira de |
| Orientador: | Alencar, Rafael Silva |
| Coorientador: | Gadelha, Andreij de Carvalho |
| Palavras-chave em português: | Bicamada de grafeno rotacionada;Dinâmica de fônons;Espectroscopia raman;Condicionamento térmico |
| Palavras-chave em inglês: | Twisted bilayer graphene;Phonon dynamics;Raman spectroscopy;Thermal annealing |
| Data do documento: | 2025 |
| Citação: | ALMEIDA, Luciano Ferreira de. Mapeamento dinâmico de super-redes de Moiré em bicamada de grafeno rotacionada sob condicionamento térmico. 2025. 102 f. Monografia (Bacharelado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
| Resumo: | Fenômenos quânticos emergentes, como supercondutividade não convencional, isolantes de Mott e fônons localizados, emergem quando duas camadas de grafeno são empilhadas com um ângulo de torção próximo de θ ≈ 1◦, conhecido como ângulo mágico. Pequenas variações em relação a esse ângulo produzem modificações pronunciadas nas propriedades eletrônicas e estruturais do sistema, conhecido como bicamada de grafeno rotacionada em ângulo mágico (MATBG). Dessa forma, compreender a distribuição angular e sua estabilidade frente a estímulos externos torna-se essencial para o avanço de aplicações em nanoeletrônica e computação quântica. Neste trabalho, investigamos a dinâmica térmica e a robustez estrutural do MATBG por meio de espectroscopia Raman confocal e análise espectral espacialmente resolvida. A partir de um método de análise angular adaptado e aplicado a mapeamentos espectrais em larga escala, foi possível identificar regiões de moiré com diferentes torções locais. Três regimes estruturais distintos foram identificados: regiões super-mágicas, mágicas e não-mágicas. As regiões super-mágicas, associadas a contribuições espectrais inéditas, desaparecem após tratamento térmico a 200 ◦C, enquanto as regiões mágicas e não-mágicas mantiveram de maneira considerável sua estabilidade mesmo após aquecimentos sucessivos de até 500 ◦C. Observamos ainda que, após os ciclos térmicos, os ângulos locais convergiram para valores entre 0,6◦ e 0,8◦, uma faixa em que a contribuição de estruturas do tipo sóliton é mais expressiva. Esse comportamento indica a formação de uma rede de domínios estável, cujos contornos são governados por mecanismos de relaxamento angular mediados por sólitons. Esses resultados apontam para uma notável resiliência das propriedades vibracionais e, por extensão, da correlação eletrônica nas regiões próximas ao ângulo mágico convencional. Além disso, o trabalho incluiu o desenvolvimento de um criostato portátil, com controle térmico eletrônico e compatibilidade com microscopia Raman, visando possibilitar experimentos térmicos in situ em sistemas bidimensionais. Com isso, este trabalho não apenas apresenta a dinâmica angular e fonônica do MATBG, como também oferece uma ferramenta instrumental de alta funcionalidade para estudos térmicos em materiais bidimensionais, estabelecendo e elucidando paradigmas na engenharia de estados correlacionados em estruturas moiré |
| Abstract: | Emergent quantum phenomena, such as unconventional superconductivity, Mott insulators, and localized phonons, emerge when two graphene layers are stacked with a twist angle close to θ ≈ 1◦, known as the magic angle. Small deviations from this angle lead to deep changes in the electronic and structural properties of the system, known as magic-angle twisted bilayer graphene (MATBG). Thus, understanding the angular distribution and its stability under external pertubations becomes essential for advancing applications in nanoelectronics and quantum computing. In this work, we investigate the thermal dynamics and structural robustness of MATBG through confocal Raman spectroscopy and spatially resolved spectral analysis. By adapting and applying an angular analysis method to large-area spectral mappings, it was possible to identify moiré regions with different local twist angles. Three distinct structural regimes were identified: super-magic, magic, and non-magic regions. The super-magic regions, associated with previously unreported spectral contributions, disappear after annealing at 200 ◦C, while the magic and non-magic regions largely preserve their structural integrity even after successive annealing cycles up to 500 ◦C. We also observed that, following the thermal cycles, the local twist angles converged to values between 0.6◦ and 0.8◦ — an intermediate range in which the contribution of soliton-like structures becomes more pronounced. This behavior indicates the formation of a stable domain network, whose boundaries are governed by angular relaxation mechanisms mediated by solitons. These results reveal remarkable resilience of the vibrational properties, and by extension, of the electronic correlations in regions close to the conventional magic angle. Additionally, this work includes the development of a portable cryostat, featuring electronic thermal control and compatibility with Raman microscopy, enabling in situ thermal experiments on two-dimensional systems. Altogether, this study not only unveils the angular and phononic dynamics of MATBG but also offers a high-functionality instrumental tool for thermal studies in two-dimensional materials, establishing and elucidating paradigms in the engineering of correlated states in moiré structures. |
| URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81803 |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| Aparece nas coleções: | FÍSICA-BACHARELADO - Monografias |
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| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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